Injection robotisée de ciment orthopédique

Robot-assisted bone cement injection

• Auteur / Autrice : Nicole Lepoutre
• Direction : Bernard Bayle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Robotique
• Date : Soutenance le 07/12/2016
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Poignet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Cinquin, Laurence Meylheuc, Gabriela Iuliana Bara
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Poignet, Alexander Lion

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissertations universitaires

Cimentoplastie

Robots -- Systèmes de commande

Modèles mathématiques

Rhéologie

Robotique en médecine

Vertébroplastie percutanée

Mots clés libres

Rhéologie

Modélisation

Automatique

Robotique médicale

Rheology

Modeling

Control

Medical robotics

Résumé

La vertébroplastie percutanée est une intervention non chirurgicale et peu invasive qui consiste à injecter, sous contrôle radioscopique, un ciment orthopédique dans le corps vertébral. Malgré son efficacité, celle-ci présente quelques inconvénients non négligeables. Le premier est dû au ciment orthopédique qui est injecté pendant sa polymérisation. Au début, sa faible viscosité augmente le risque de fuite hors de la vertèbre traitée, ce qui peut provoquer de lourdes complications. Ensuite, la variation rapide de viscosité limite la durée. Le second désagrément concerne le contrôle par fluoroscopie à rayons X qui expose le praticien de manière prolongée. Ainsi, l’enjeu de ce projet est de proposer aux radiologues un nouveau système d’injection à distance avec retour d’effort sur lequel la viscosité du ciment est régulée pendant l’injection. Le développement de ces aspects permettra la radioprotection des praticiens, une réduction des risques de fuite et une durée d’injection allongée.

Percutaneous vertebroplasty is a minimally invasive intervention that involves injecting bone cement, under fluoroscopic guidance, into the vertebral body. It consolidates the fractured vertebra and reduces pain. However, some inconveniences must be considered. The major difficulties are related to the cement that is injected during its curing phase. It is very liquid at the beginning of the injection, which introduces a high risk of leakage outside the vertebra and, thus, potential dramatic complications. During the injection, the reaction progresses and the cement hardens suddenly, leaving a short working phase. Finally, the operator is permanently exposed to harmful X-rays. This work aims to provide a new teleoperated injection device with haptic feedback that allows a fine supervision of the cement injection by including a viscosity control system. This device will allow the radioprotection of the medical staff, a reduction of the leakage risks and an extended injection phase.